(57)【要約】【課題】スキュー角が生じても隣接トラックを消去させずに高磁界を発生できる製造しやすい磁気ヘッドを提供する。【解決手段】主磁極を、ヘッド浮上面に露出する主磁極先端部分１Ｃと、ヘッド浮上面から後退した位置のリーディング側の面がヘッド浮上面に対して傾斜している部分１Ｂと、それに接合された磁性体１Ａとを有する構造とする。【選択図】図１
2006244671.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主磁極と補助磁極とを備える垂直磁気記録用の磁気ヘッドにおいて、
前記主磁極は、ヨーク部と先端部とを有し、
前記先端部は、所定の膜厚を有し先端がヘッド浮上面に露出する第１の部分と、前記第１の部分に対して素子高さ方向上部に位置し、リーディング側の面がヘッド浮上面に対して傾斜し素子高さ方向上部に向かって次第に膜厚を増す領域を有する第２の部分とを含むことを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項２】
請求項１記載の磁気ヘッドにおいて、前記第２の部分はトラック方向の幅が素子高さ方向上部に向かって連続的に拡がる形状を有することを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項３】
主磁極と補助磁極とを備える垂直磁気記録用の磁気ヘッドにおいて、
前記主磁極は、ヨーク部と先端部とを有し、
前記先端部は、所定の膜厚を有し先端がヘッド浮上面に露出する第１の部分と、前記第１の部分に対して素子高さ方向に位置する第２の部分とを有し、前記第１の部分と第２の部分の間に非磁性層が設けられていることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項４】
主磁極と補助磁極とを備える垂直磁気記録用の磁気ヘッドにおいて、
前記主磁極は、ヨーク部と先端部とを有し、
前記先端部は、所定の膜厚を有し先端がヘッド浮上面に露出する第１の部分と、前記第１の部分に対して素子高さ方向上部に位置し、リーディング側の面がヘッド浮上面に対して傾斜し素子高さ方向上部に向かって次第に膜厚を増す領域を有する第２の部分とを含み、前記第１の部分と第２の部分の間に非磁性層が設けられていることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項５】
請求項４記載の磁気ヘッドにおいて、前記第１の部分の素子高さ方向の高さは前記第１の部分の浮上面に露出しているトラック幅方向の幅以下であることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項６】
請求項４記載の磁気ヘッドにおいて、前記第１の部分と第２の部分とは異なる磁性材料からなることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項７】
所定の膜厚を有し先端がヘッド浮上面に露出する第１の部分と、前記第１の部分に対して素子高さ方向上部に位置し、リーディング側の面がヘッド浮上面に対して傾斜し素子高さ方向上部に向かって次第に膜厚を増す領域を有する第２の部分とを備える主磁極を有する磁気ヘッドの製造方法において、
無機絶縁膜の上に前記第１の部分となる磁性膜を形成する工程と、
前記磁性膜の上にリフトオフパターンを形成する工程と、
イオン入射角度を制御したイオンミリングにより前記磁性膜及び前記無機絶縁膜を前記リフトオフパターンの近くで傾斜角をなすようにして掘り込む工程と、
前記第２の部分となる磁性膜を形成する工程と、
前記リフトオフパターンを除去する工程と
を有することを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
【請求項８】
請求項７記載の磁気ヘッドの製造方法において、前記第２の部分となる磁性膜を形成する工程の前に非磁性層を形成する工程を実行することを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
【請求項９】
所定の膜厚を有し先端がヘッド浮上面に露出する第１の部分と、前記第１の部分に対して素子高さ方向上部に位置し、リーディング側の面がヘッド浮上面に対して傾斜し素子高さ方向上部に向かって次第に膜厚を増す領域を有する第２の部分とを備える主磁極を有する磁気ヘッドの製造方法において、
無機絶縁膜上にリフトオフパターンを形成する工程と、
イオン入射角度を制御したイオンミリングにより前記無機絶縁膜を前記リフトオフパターンの近くで傾斜角をなすようにして掘り込む工程と、
前記掘り込みを有する無機絶縁膜上に前記第２の部分の一部となる磁性膜を形成する工程と、
前記リフトオフパターンを除去する工程と、
前記磁性膜と前記無機絶縁膜を平坦化する工程と、
前記第１の部分となる磁性膜を形成する工程と
を有することを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
【請求項１０】
請求項９記載の磁気ヘッドの製造方法において、更に、
前記第１の部分となる磁性膜の上に第２のリフトオフパターンを形成する工程と、
イオン入射角度を制御したイオンミリングにより前記第１の部分となる磁性膜を前記第２のリフトオフパターンの近くで傾斜角をなすようにして掘り込み前記第２の部分の一部となる磁性膜を露出させる工程と、
非磁性層を形成する工程と、
前記第２の部分の残部となる磁性膜を形成する工程と
を有することを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
【請求項１１】
請求項９記載の磁気ヘッドの製造方法において、更に、
前記第１の部分となる磁性膜の上に第２のリフトオフパターンを形成する工程と、
イオン入射角度を制御したイオンミリングにより前記第１の部分となる磁性膜を前記第２のリフトオフパターンの近くで傾斜角をなすようにして掘り込み前記第２の部分の一部となる磁性膜を露出させる工程と、
非磁性層を形成する工程と、
前記第２の部分上の非磁性層をイオン入射角度を制御したイオンミリングにより除去する工程、又は前記第１の部分に接する以下外の非磁性層をイオン入射角度を制御したイオンミリングにより除去する工程と、
前記第２の部分の残部となる磁性膜を形成する工程と
を有することを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
【請求項１２】
所定の膜厚を有し先端がヘッド浮上面に露出する第１の部分と、前記第１の部分に対して素子高さ方向上部に位置し、リーディング側の面がヘッド浮上面に対して傾斜し素子高さ方向上部に向かって次第に膜厚を増す領域を有する第２の部分とを備える主磁極を有する磁気ヘッドの製造方法において、
無機絶縁膜上にマスクパターンを形成する工程と、
イオン入射角度を制御したイオンミリングにより前記無機絶縁膜を前記リフトオフパターンの近くで傾斜角をなすようにして掘り込む工程と、
前記マスクパターンを除去する工程と、
前記掘り込みを有する無機絶縁膜上に前記第２の部分の一部となる磁性膜を形成する工程と、
平坦化処理により不要な磁性膜を除去する工程と、
前記第１の部分となる磁性膜を形成する工程と
を有することを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の磁気ヘッドの製造方法において、更に、
前記第１の部分となる磁性膜の上に第２のマスクパターンを形成する工程と、
イオン入射角度を制御したイオンミリングにより前記第１の部分となる磁性膜を前記第２のマスクパターンの近くで傾斜角をなすようにして掘り込み前記第２の部分の一部となる磁性膜を露出させる工程と、
非磁性層を形成する工程と、
前記第２の部分の残部となる磁性膜を形成する工程と
を有することを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
【請求項１４】
請求項１２記載の磁気ヘッドの製造方法において、更に、
前記第１の部分となる磁性膜の上に第２のマスクパターンを形成する工程と、
イオン入射角度を制御したイオンミリングにより前記第１の部分となる磁性膜を前記第２のマスクパターンの近くで傾斜角をなすようにして掘り込み前記第２の部分の一部となる磁性膜を露出させる工程と、
非磁性層を形成する工程と、
前記第２の部分上の非磁性層をイオン入射角度を制御したイオンミリングにより除去する工程、又は前記第１の部分に接する以下外の非磁性層をイオン入射角度を制御したイオンミリングにより除去する工程と、
前記第２の部分の残部となる磁性膜を形成する工程と
を有することを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直磁気記録用磁気ヘッド及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁気記録再生装置は、磁気記録媒体と磁気ヘッドを備え、磁気記録媒体上のデータは磁気ヘッドによって読み書きされる。磁気記録媒体の単位面積当たりの記録容量を大きくするためには、面記録密度を高める必要がある。しかしながら、現状の面内記録方式では、記録されるビット長が小さくなると、媒体の磁化の熱揺らぎのために面記録密度を上げられない問題がある。この問題を解決できるものとして、媒体に垂直な方向に磁化信号を記録する垂直記録方式がある。垂直記録方式には、記録媒体として軟磁性の裏打層を備えた二層垂直媒体を用いる方式と、裏打層を有さない単層垂直媒体を用いる方式の２種類がある。記録媒体として二層垂直媒体を用いる場合には、主磁極と補助磁極とを備えたいわゆる単磁極ヘッドを用いて記録を行うと、より強い記録磁界を媒体に印加することができる。
【０００３】
図１９に、垂直記録用磁気ヘッド１４と磁気ディスク１１との関係及び垂直記録の概略を示す。記録ヘッド２５の主磁極１から出た磁界は磁気ディスク媒体１１の磁気記録層１９、軟磁性裏打ち層２０を通り、補助磁極３に入る磁気回路を形成し、磁気記録層１９に磁化パターンを記録する。磁気記録層１９と軟磁性裏打ち層２０の間には中間層が形成されている場合もある。再生ヘッド２４の再生素子７には巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ）やトンネル磁気抵抗効果型素子（ＴＭＲ）などが用いられる。主磁極の浮上面形状は、ヘッドにスキュー角がついた場合を考慮して、リーディング側の幅が狭い台形形状とするのが望ましい。従来の磁気ヘッドは、ヘッドの走行方向側（リーディング側）から、下部シールド８、再生素子７、上部シールド９、補助磁極３、薄膜コイル２、主磁極１の順に積層されている。下部シールド８、再生素子７、上部シールド９は再生ヘッド２４を構成し、補助磁極３、薄膜コイル２、主磁極１は記録ヘッド（単磁極ヘッド）２５を構成する。主磁極１はピラー１７を介して補助磁極に接合される主磁極ヨーク部１Ａと浮上面に露出してトラック幅を規定する主磁極先端部分１Ｃからなる。
【０００４】
また、図１９の構造では再生素子と主磁極の間に補助磁極と薄膜コイルが存在するため、記録再生間隔が大きくなりフォーマット効率が劣化するという欠点がある。そのため、図２０に示すように、補助磁極３を主磁極１のトレーリング側に配置する構造が適用されようとしている。この構造にすることにより、記録再生間隔を小さくできる。
【０００５】
また、記録ヘッド磁界の強度と共に記録ビットセルの境界を記録するヘッド磁界垂直成分プロファイルにおける磁界勾配、すなわち、ヘッド走行方向のヘッド磁界垂直成分プロファイルの磁界勾配も高い記録密度を実現するための重要な要素である。今後、更に高い記録密度を達成するためには、更に磁界勾配を増大しなければならない。記録磁界勾配を向上させるために、主磁極１のトレーリング側に磁性体３２を配置する構造がある。この構造の場合にも、閉磁路を形成するには補助磁極３を図２０のように主磁極１のトレーリング側に配置することがある。
【０００６】
磁気ヘッドは通常、基板上にスパッタ、めっき法などを用いて磁性膜を順次、積層して製造される。したがって、主磁極のリーディング側の面は基板に平行、ヘッド浮上面に対して垂直となっているのが従来の構造である。特許文献１には、主磁極先端部において、媒体対向面からテーパーを形成されている垂直磁気記録ヘッドが記載されている。
【特許文献１】特開２００２−１３３６１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、主磁極と補助磁極を有する垂直磁気記録用ヘッドと、軟磁性裏打ち層を有する二層垂直磁気記録媒体とを用いる垂直磁気記録系に関するものである。垂直磁気記録においても高記録密度化のために保磁力の大きい磁性膜を記録層に使用しなければならない。そのために記録層に印加される記録磁界強度の増加が必要不可欠である。記録磁界強度の増加方法のひとつは、軟磁性裏打ち層と記録ヘッドの距離を近づけることである。しかし、熱揺らぎによる減磁への耐性を向上させるために、記録層の膜厚はある程度必要である。また、記録層表面の平滑性、潤滑剤、ヘッドの保護膜の存在など、裏打ち層とヘッドの距離を小さくすることを妨げる要因がある。もうひとつの方法は、ヘッド主磁極の膜厚を増加することである。同じトラック幅でも、ヘッド主磁極の膜厚を増加して主磁極浮上面の面積を増加することにより磁界強度の増加を図ることができる。しかし、ヘッド主磁極の膜厚を増加した場合において、スキュー角が発生した場合、隣接トラックに大きな磁界が印加されてしまう。
【０００８】
磁気ディスク装置では、ヘッドスライダーを固定しているサスペンションアームが、記録再生を行うために記録媒体の内側から外側まで走査される。したがって、図２１（ａ）に示すように、ヘッドは記録トラックに対して記録媒体の位置によって異なる角度をなしている。これがスキュー角θである。二層垂直媒体系の記録磁界はヘッド主磁極の対向面と対応する分布をする。図２１（ｂ）に示すように、ヘッド主磁極の膜厚を増加した場合、ヘッド主磁極の浮上面の対向面が隣接トラックに近づき、隣接トラックに大きな磁界が印加されてしまう。結果として、隣接トラックデータの減衰あるいは消去が生じてしまう。従来技術としては、記録ヘッドにスキュー角がついた場合を考慮して、図２１（ｃ）に示すように、主磁極の浮上面形状をリーディング側の幅が狭い台形形状とする技術がある。
【０００９】
以上の事から、記録ヘッドにスキュー角がついた場合でも、隣接トラックのデータを減衰、消去することなく、高い磁界強度を印加することが高記録密度化にとって必須である。この問題は、垂直磁気記録を用いた磁気ディスク装置のさらなる高記録密度化を実現するために解決しなくてはならない問題である。
【００１０】
また、記録密度向上のためには、垂直記録においてもトラック密度と線記録密度を向上する必要があるが、トラック密度向上のためには、磁気ヘッドの狭トラック化が必須である。狭トラック化が進むにつれ、記録電流非印加時に主磁極の残留磁化により発生する残留磁界が大きくなる。残留磁界が大きくなると、垂直記録媒体上の記録情報を消去するという問題が生じる。これらは高密度記録を実現する際の大きな障害となる。
【００１１】
そこで、本発明は、狭トラック化しても垂直記録媒体上の記録情報を消去することなく、ヘッドにスキュー角がついた場合でも隣接トラックのデータを減衰、消去することなく高磁界強度を発生できる垂直記録用磁気ヘッド及びその製造方法を提供し、更にその垂直記録用磁気ヘッドを搭載した磁気ディスク装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明による磁気ヘッドは、主磁極と補助磁極とを備える垂直磁気記録用の磁気ヘッドにおいて、主磁極はヨーク部と先端部とを有し、先端部は、所定の膜厚を有し先端がヘッド浮上面に露出する第１の部分と、第１の部分に対して素子高さ方向上部に位置し、リーディング側の面がヘッド浮上面に対して傾斜し素子高さ方向上部に向かって次第に膜厚を増す領域を有する第２の部分と、第２の部分と補助磁極とを接続する磁性体とを含むことを特徴とする。好ましくは、第１の部分と第２の部分の間に非磁性層が設けられている。
【００１３】
本発明の主磁極構造によると、ヘッド走行方向の磁界分布の幅が小さくても高記録磁界を発生でき、ヘッドにスキュー角がついた場合でも、隣接トラックのデータの減衰、消去を生じさせない。ここで、ヘッド浮上面とは、カーボンなどの非磁性材料の保護膜を除いたヘッドを構成する磁性膜の媒体に対向する面のことを指す。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によると、記録電流非印加時に主磁極の残留磁化により発生する残留磁界によるデータの消去を起こさずに、かつヘッドにスキュー角がついた場合でも、隣接トラックのデータの減衰、消去を生じさせずに、高記録磁界を発生できる記録ヘッド及びそれを搭載した磁気ディスク装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下の図においては、理解を容易にするため、同じ機能部分には同一の符号を付して説明する。
【００１６】
図５は、本発明による磁気記録再生装置の概念図である。磁気記録再生装置は、モータ２８によって回転する磁気ディスク（磁気記録媒体）１１上の所定位置に、サスペンションアーム１２の先端に固定されたスライダー１３に搭載された磁気ヘッドによって磁化信号の記録再生を行う。ロータリアクチュエータ１５を駆動することにより、磁気ヘッドの磁気ディスク半径方向の位置（トラック）を選択することができる。磁気ヘッドへの記録信号及び磁気ヘッドからの読み出し信号は信号処理回路３５ａ，３５ｂにて処理される。
【００１７】
図１は、本発明による磁気ヘッドの一例を示すトラック中心での断面模式図である。図２は、図１に示した磁気ヘッドの主磁極をトレーリング側からみた概略構造図である。図には、磁気記録媒体１１の断面模式図もあわせて示した。
【００１８】
この磁気ヘッドは、主磁極１と補助磁極３とを備えた記録ヘッド２５と、再生素子７を備えた再生ヘッド２４を有する記録再生複合ヘッドである。主磁極１と補助磁極３とは浮上面から離れた位置でピラー１７によって磁気的に接続され、主磁極１、補助磁極３、ピラー１７によって構成される磁気回路に薄膜コイル２が鎖交している。主磁極１は、補助磁極３のリーディング側に配置されている。主磁極１は補助磁極３とピラー１７で接続される主磁極ヨーク部１Ａ、ヘッド浮上面に露出してトラック幅を規定する主磁極先端部分１Ｃと、その間に位置するヘッド浮上面から後退した部分１Ｂから構成される。ヘッド浮上面から後退した部分１Ｂは、リーディング側に、浮上面に向かって細くなるテーパーを有する。すなわち、本発明の磁気ヘッドの主磁極は、リーディング側の面が、ヘッド浮上面から後退した位置から素子高さ方向（図１に示した磁気ヘッドの紙面内上下方向を素子高さ方向という）奥側に向かって次第に膜厚が増す傾斜した構造（傾斜角αのテーパー構造）をとる。巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ）やトンネル磁気抵抗効果型素子（ＴＭＲ）などからなる再生素子７は、リーディング側の下部シールド８とトレーリング側の上部シールド９からなる一対の磁気シールド（再生シールド）間に配置されている。
【００１９】
図３は、本発明による磁気ヘッドのより好ましい構造例を示す断面模式図である。この磁気ヘッドは、主磁極の浮上面に露出する主磁極先端部分１Ｃとリーディング側にテーパーを有する部分１Ｂの間に非磁性層３６を介在させる。軟磁性裏打ち層を有する二層垂直媒体を用いる垂直磁気記録系においては記録電流非印加時に主磁極の残留磁化により発生する残留磁界が大きくなる。残留磁界が大きくなると垂直記録媒体上の記録データを消去するという問題（記録後消去問題）が生じる。これらは高密度記録を実現する際の大きな障害となる。図３の構造にした場合、浮上面に露出する主磁極先端部分１Ｃのリーディング側にテーパーを有する部分１Ｂの側に端面が出来るため、図４に示すように、浮上面に露出する主磁極先端部分１Ｃ内の磁化がヘッド浮上面と平行に還流しやすくなり、残留磁化の垂直成分が小さくなる。図４は、本発明の磁気ヘッドの主磁極先端部分のみの磁化状態を模式的に示した図である。矢印が磁化の向きを示している。このような状態になり、残留磁化の垂直成分が小さくなり、そこから発生する残留磁界が減少することから、記録後消去問題を解消できる。記録磁界に関しては発明者らが３次元磁界計算をしたところ、非磁性層３６の厚さを２０ｎｍとしても記録磁界強度の減少は１．６×１０５Ａ／ｍ程度であり、本発明の構造による磁界強度の増加より小さい。したがって、本発明の構造に磁性膜３６を介入させることにより従来構造より記録磁界強度を増加させ、かつ、記録後消去現象を解消できる。ここで、主磁極先端部分１Ｃの素子高さ方向長さは媒体に対して垂直方向に縦長になることは好ましくなく、主磁極先端部分１Ｃの浮上面に露出しているトラック幅方向の幅以下であることが好ましい。
【００２０】
図１に示した本発明の磁気ヘッドと図６に示した比較例の磁気ヘッドに対して、主磁極より発生する記録磁界を３次元磁界計算により計算した。図７に、結果を示す。
【００２１】
計算の条件は以下の通りである。図１に示した本発明の磁気ヘッドの主磁極のトラック幅を規定する主磁極先端部分１Ｃは、幅１２０ｎｍ、膜厚２００ｎｍとした。リーディング側にテーパーを有する部分１Ｂの膜厚は、テーパー先端の最も薄い部分で２００ｎｍ、テーパー後端部分で４００ｎｍとした。テーパーが設けられているのは、膜厚の半分の２００ｎｍの厚さの部分である。また、リーディング側に設けられたテーパーの傾斜角度αは４５度とした。テーパーは、浮上面から１００ｎｍ後退した位置から素子高さ方向奥側に向けて設けた。主磁極のヘッド浮上面の形状は、トレーリング側の幅が広い台形形状とした。すなわち、リーディング側に行くにしたがって８度の角度がついて、主磁極先端部分１Ｃのリーディング側の幅が狭くなっていく形状とした。
【００２２】
また、図２に示した主磁極をトレーリング側からみた概略構造図において、リーディング側にテーパーを有する部分１Ｂと主磁極先端部分１Ｃの境界部分の絞り位置からのリーディング側にテーパーを有する部分１Ｂの幅の広がりは９０度とした。主磁極部分１Ｂ，１Ｃの材料としてはＣｏＮｉＦｅを想定し、飽和磁束密度を２．４Ｔ、比透磁率を５００とした。主磁極ヨーク部１Ａは、飽和磁束密度が１．０Ｔの８０ａｔ％Ｎｉ−２０ａｔ％Ｆｅを想定した。補助磁極３は、飽和磁束密度が１．０Ｔの材料を想定し、大きさは、トラック幅方向の幅を３０μｍ、素子高さ方向の長さを１６μｍ、膜厚を２μｍとした。上部シールド９、下部シールド８は、飽和磁束密度が１．０Ｔの８０ａｔ％Ｎｉ−２０ａｔ％Ｆｅを想定し、大きさは、トラック幅方向の幅を３２μｍ、素子高さ方向の長さは１６μｍ、膜厚を１．５μｍとした。磁性体３２は計算の簡略化のために省略した。磁気記録媒体の裏打ち層２０の材料としてはＣｏＴａＺｒを想定し、ヘッド浮上面から裏打ち層２０の表面までの距離は４０ｎｍ、裏打ち層２０の膜厚は１５０ｎｍとした。記録磁界はヘッド浮上面から２５ｎｍの磁気記録層中心位置を想定した位置で算出した。媒体記録層は膜厚２０ｎｍだけを考慮し、磁化特性は考慮しなかった。
【００２３】
図６に示す比較例の磁気ヘッドに対しては、主磁極の先端部分の形状以外は、形状、材料ともに図１に示した磁気ヘッドと同様の条件で計算を行った。主磁極に関しては、リーディング側にテーパーを有する部分１Ｂが無く、主磁極ヨーク部１Ａにトラック幅を規定する主磁極先端部分１Ｃが直接接続されているものとした。主磁極のトラック幅を規定する主磁極先端部分１Ｃの幅は１２０ｎｍ、膜厚は２００ｎｍとした。
【００２４】
図７の横軸はヘッド走行方向の距離、横軸の原点が主磁極のトレーリング端部分置に相当する。この条件の場合、本発明の磁気ヘッドによると記録磁界の強度を３．００×１０５Ａ／ｍ程度増加でき、高記録密度化を実現できる。
【００２５】
図８は、それぞれの最大磁界強度で規格化したヘッド走行方向のプロファイルを示す図である。本発明の主磁極形状を有する磁気ヘッドは、磁界強度の大きいところではヘッド走行方向の磁界の幅は拡がっておらず、ヘッドにスキュー角が生じた場合においても隣接トラックのデータの消去を抑制することができる。本発明の主磁極形状は、ヘッド浮上面に露出する部分にテーパーが設けられていないので、磁界幅を制御するのに優れている。
【００２６】
本発明は、図９に示すような、主磁極１が補助磁極３のトレーリング側に配置されている磁気ヘッドに適用しても有効である。また、図１０に示すように、リーディング側にテーパーを有する部分１Ｂを直接ピラー１７を介して補助磁極３に接合しても本発明の効果は得られる。
【００２７】
図１１は、本発明の別の実施例を示す図である。本実施例では、リーディング側にテーパーのある部分１Ｂにトラック幅方向の垂直な部分を設け、絞り部分を形成した。このような構造にすることにより、トラック幅方向の記録磁界分布の幅を狭小化することが出来る。これにより、記録媒体の書きにじみを小さくできる。
【００２８】
また、本発明では図１２のように、主磁極の浮上面に露出する主磁極先端部分１Ｃがリーディング側にテーパーを有する部分１Ｂと素子高さ方向に同じ位置まで延在していても良い。
【００２９】
本発明を用いることにより、従来構造と同じ最大磁界強度を得るにも、浮上面に露出する磁極の面積を小さくすることができる。すなわち、本発明のヘッド構造はヘッド走行方向の磁界幅が狭くても高磁界強度を達成できる。そのため、スキュー角が生じても書きにじみ、隣接トラックのデータの消去を抑制することができる。
【００３０】
図１３に、浮上面に露出している主磁極の面積を従来構造の３／４にした場合の走行方向の記録磁界のプロファイルを示す。この計算においては、図１に示した本発明の磁気ヘッドの主磁極のトラック幅を規定する主磁極先端部分１Ｃの幅を１２０ｎｍ、膜厚を１５０ｎｍとした。リーディング側にテーパーを有する部分１Ｂの膜厚は、テーパーの無い素子高さ方向奥側の部分で２００ｎｍとした。リーディン側のテーパーの傾斜角度αは４５度とした。テーパーは浮上面から１００ｎｍ後退した位置から素子高さ方向奥側に向けて設けた。主磁極のヘッド浮上面の形状はトレーリング側の幅が広い台形形状とした。すなわち、リーディング側に行くにしたがって８度の角度がついて、主磁極先端部分１Ｃのリーディング側の幅が狭くなっていく形状とした。主磁極１Ｂ，１Ｃの材料としてはＣｏＮｉＦｅを想定し、飽和磁束密度を２．４Ｔ、比透磁率を５００とした。主磁極ヨーク部１Ａは飽和磁束密度が１．０Ｔの８０ａｔ％Ｎｉ−２０ａｔ％Ｆｅを想定した。補助磁極３は、飽和磁束密度が１．０Ｔの材料を想定し、大きさは、トラック幅方向の幅を３０μｍ、素子高さ方向の長さを１６μｍ、膜厚を２μｍとした。上部シールド９、下部シールド８は、飽和磁束密度が１．０Ｔの８０ａｔ％Ｎｉ−２０ａｔ％Ｆｅを想定し、大きさは、トラック幅方向の幅を３２μｍ、素子高さ方向の長さは１６μｍ、膜厚を１．５μｍとした。磁気記録媒体の裏打ち層２０の材料としてはＣｏＴａＺｒを想定し、ヘッド浮上面から裏打ち層２０の表面までの距離は４０ｎｍ、裏打ち層２０の膜厚は１５０ｎｍとした。記録磁界はヘッド浮上面から２５ｎｍの磁気記録層中心位置を想定した位置で算出した。
【００３１】
図６に示す比較例の磁気ヘッドに対しては、主磁極の先端部分の形状以外は、形状、材料ともに図１に示した磁気ヘッドと同様の条件で計算を行った。主磁極に関しては、リーディング側にテーパーを有する部分１Ｂが無く、主磁極ヨーク部１Ａにトラック幅を規定する主磁極先端部分１Ｃが直接接続されているものとした。比較例の磁気ヘッドにおいて、主磁極のトラック幅を規定する主磁極先端部分１Ｃの幅は１２０ｎｍ、膜厚は２００ｎｍとした。
【００３２】
図１３より、本発明の磁気ヘッドと比較例の磁気ヘッドは同じ最大磁界強度を得られているが、本発明の構造の方が磁界分布の幅が狭くなっている。膜厚を小さく出来ているので、図２１（ｄ）に示すように、主磁極の浮上面対向面の隣接トラックへの距離は遠くなっている。したがって、磁気記録再生装置においてヘッドにスキュー角がついた場合にも隣接トラックに印加される磁界を減少させることができ、高記録密度化が図られる。また、本発明の主磁極構造では高磁界が発生できることから、記録コイルの印加電流が小さくても従来構造と同じ磁界強度を得ることができる。このため記録コイルの印加電流が小さくて済むため、発熱量が抑えられ、ヘッドの磁性材料の熱膨張による変形を抑えられ、安定した低浮上量を実現できる。
【００３３】
図１４は、記録磁界強度と膜厚の関係を示す図である。図１４の横軸は浮上面に露出する主磁極先端部分１Ｃの膜厚ｔ１と、主磁極先端部分１Ｃとリーディング側にテーパーを有する部分１Ｂとの接合部分から部分１Ｂのテーパー面の傾斜が終わりヘッド浮上面に垂直になる位置までのヘッド走行方向の距離ｔ２の比（ｔ２／ｔ１）である。ｔ１とｔ２の定義は図１２に示してある。図１４の縦軸はｔ２／ｔ１＝８の時の磁界強度で規格化してある。
【００３４】
この計算においては、本発明の磁気ヘッドの主磁極のトラック幅を規定する主磁極先端部分１Ｃの幅は１２０ｎｍ、膜厚は１００ｎｍとした。テーパーは浮上面から１００ｎｍ後退した位置から素子高さ方向奥側に設けた。主磁極のヘッド浮上面の形状は、トレーリング側の幅が広い台形とした。すなわち、リーディング側に行くにしたがって８度の角度がついて、主磁極先端部分１Ｃのリーディング側の幅が狭くなっていく形状とした。主磁極１Ｂ，１Ｃの材料としてはＣｏＮｉＦｅを想定し、飽和磁束密度が２．４Ｔ、比透磁率が５００とした。主磁極ヨーク部１Ａは、飽和磁束密度が１．０Ｔの８０ａｔ％Ｎｉ−２０ａｔ％Ｆｅを想定した。補助磁極３は、飽和磁束密度が１．０Ｔの材料を想定し、大きさは、トラック幅方向の幅を３０μｍ、素子高さ方向の長さを１６μｍ、膜厚を２μｍとした。上部シールド９、下部シールド８は、飽和磁束密度が１．０Ｔの８０ａｔ％Ｎｉ−２０ａｔ％Ｆｅを想定し、大きさは、トラック幅方向の幅を３２μｍ、素子高さ方向の長さは１６μｍ、膜厚を１．５μｍとした。磁気記録媒体の裏打ち層２０の材料としてはＣｏＴａＺｒを想定し、ヘッド浮上面から裏打ち層２０の表面までの距離は４０ｎｍ、裏打ち層２０の膜厚は１５０ｎｍとした。記録磁界は、ヘッド浮上面から２５ｎｍの位置の磁気記録層中心位置を想定した位置で算出した。
【００３５】
ｔ２／ｔ１が大きくなるにつれて、すなわちｔ２を大きくするにつれて、記録磁界強度を増加することができる。ただし、リーディング側のテーパーの傾斜角度αが４５度の場合、ｔ２／ｔ１が５の付近で記録磁界強度の増加が止まる。不要な厚さの磁性膜を配置することは、磁界分布の劣化、熱膨張による変形を引き起こすので好ましくない。したがって、傾斜角度αが４５度の場合には、ｔ２／ｔ１≦５とすることが望ましい。リーディング側のテーパーの傾斜角度αが５５度の場合にはｔ２／ｔ１が５よりも大きい膜厚にしても記録磁界増加の効果が得られる。
【００３６】
これら本発明の構造のヘッドは、浮上面に露出する主磁極先端部分１Ｃがリーディング側にテーパーを有する部分１Ｂと異なる工程で製造することから、異なる材料を使用できる特徴を有する。例えば、リーディング側にテーパーを有する部分１Ｂに飽和磁束密度１．０Ｔの８０ａｔ％Ｎｉ−２０ａｔ％Ｆｅや、飽和磁束密度１．７Ｔで熱膨張係数の小さい４５％Ｎｉ−５５％Ｆｅを使用し、浮上面に露出する主磁極先端部分１Ｃには、それらより飽和磁束密度の高いＣｏＮｉＦｅ等の他の軟磁性膜を用いても良い。
【００３７】
以下、本発明の磁気ヘッドを製造する方法の実施例を、図を用いて説明する。
図１５は、本発明の磁気ヘッドを製造する方法の一例を示す工程図である。図は、主磁極のヨーク部１Ａを製造した後の浮上面付近を示している。主磁極のヨーク部１Ａは図の右側にあり図示していない。図の左側が浮上面側となる。
【００３８】
無機絶縁膜１００の上に主磁極の浮上面に露出する主磁極先端部分１Ｃ用の磁性膜１０１をスパッタする（ａ）。その後、リフトオフパターン１０２を形成する（ｂ）。次に、磁性膜１０１をイオンミリングにより掘り込む（ｃ）。この時、イオンミリング装置の被加工物へのイオン入射角度βを変えることで、主磁極のリーディング面に傾斜を有する部分１Ｂ側のテーパー角度αを容易に形成できる。
【００３９】
その例として図１６にイオン入射角度βと掘り込み角度（テーパー角度α）の関係を示す。図１６の横軸は、ミリング装置の被加工物へのイオン入射角度βである。縦軸に無機絶縁膜として磁気ヘッドで一般的に用いられているＡｌ２Ｏ３膜の掘り込まれた傾斜の角度αを示す。イオン入射角度βが大きくなるにつれ、角度αは減少する。つまり、イオン入射角度βを大きくすると、常にイオンにさらされるＡｌ２Ｏ３膜とマスクパターン近傍のマスクパターンの影響を受けるＡｌ２Ｏ３膜ではイオンによるスパッタリング量に差が生じるため傾斜角度αが小さくなる。すなわち、マスクパターン直下の被加工膜へのイオン入射量を制限しながらミリングすることで、加工深さに差を付けて任意のテーパー角度を形成することができる。
【００４０】
主磁極リーディング面に傾斜（テーパー）を有する部分に磁性膜１０３をスパッタにより形成する前に非磁性膜３６を形成する（ｄ）。更に、次の工程として、主磁極リーディング面に傾斜を有する部分１Ｂの磁性膜１０３をスパッタにより形成する（ｅ）。ここで、磁性膜１０３を複数の材料で構成させてもよい。次に、リフトオフパターンを除去する（ｆ）。以上の工程により、図３に示した本発明の主磁極構造が得られる。主磁極リーディング面に傾斜を有する部分１Ｂの磁性膜１０３をスパッタにより形成する前に非磁性膜３６を形成する工程は省いても良い。非磁性膜３６を形成する工程を省略すると、図１に示した本発明の主磁極構造が得られる。
【００４１】
図１７は、本発明の磁気ヘッド製造方法の別の例を示す工程図である。図は、主磁極のヨーク部１Ａを製造した後の浮上面付近を示している。主磁極のヨーク部１Ａは図の右側にあり図示していない。図の左側が浮上面側となる。
【００４２】
無機絶縁膜１００の上にリフトオフパターン１０２を形成する（ａ）。次に、無機絶縁膜１００をイオンミリングにより掘り込む（ｂ）。この時、前述の実施例と同様にミリング条件を変化させることにより掘り込み形状、すなわち、主磁極リーディング面に傾斜を有する部分１Ｂのテーパー角度を変化させることができる。次に、主磁極リーディング面に傾斜を有する部分１Ｂの磁性膜１０３をスパッタにより形成する（ｃ）。リフトオフパターンとその上にスパッタされた磁性膜１０３を除去した後、平坦化の工程を行う。その後、主磁極の浮上面に露出する主磁極先端部分１Ｃ用の磁性膜１０１をスパッタする（ｄ）。ここで終了すると、非磁性層がない主磁極構造が得られる。
【００４３】
主磁極先端部分１Ｃとその上の部分の間に非磁性層を形成するには次の工程に移る。磁性膜１０１の上にリフトオフパターン１０５を形成し（ｅ）、イオンミリングにより磁性膜１０１を掘り込む（ｆ）。その後、非磁性膜３６を形成する（ｇ）。そして、イオンミリングにより磁性膜１０３上の非磁性層を除去する（ｈ）。その後、磁性膜１０４を形成し（ｉ）、リフトオフパターンを除去することにより、本発明の構造を持つヘッドが得られる（ｊ）。磁性体１０１と１０４は同じ材料にしても良いし、異なる材料を用いても良い。また、工程（ｆ）の後、磁性膜の表面を酸化させ、表面酸化層の非磁性膜を形成しても良い。
【００４４】
また、磁性膜１０３上の非磁性層を除去する工程（ｈ）を省略しても良く、その場合には（ｋ）のような磁性膜１０３と１０４の間にも非磁性層が存在するヘッド構造が得られる。
【００４５】
図１８は、リフトオフパターンを用いない本発明の磁気ヘッド製造方法の例を示す工程図である。図は、主磁極のヨーク部１Ａを製造した後の浮上面付近を示している。主磁極のヨーク部１Ａは図の右側にあり図示していない。図の左側が浮上面側となる。
【００４６】
無機絶縁膜１００の上にマスクパターン１０２Ａを形成する（ａ）。次に、無機絶縁膜１００をイオンミリングにより掘り込む（ｂ）。この時、上記記載の方法を用いて主磁極リーディング面に傾斜を有する部分１Ｂのテーパー角度を形成する。マスクパターン１０２Ａを除去した後、磁性膜１０３をスパッタして主磁極リーディング面に傾斜を有する部分１Ｂの磁性膜１０３を形成する（ｃ）。次に、不要な磁性膜１０３を平坦化工程により除去する。その後に主磁極の浮上面に露出する主磁極先端部分１Ｃ用の磁性膜１０１をスパッタする（ｄ）。ここで終了すると、非磁性層がない構造が得られる。
【００４７】
主磁極先端部分１Ｃとその上の部分の間に非磁性層を形成するには次の工程に移る。磁性膜１０１の上にマスクパターン１０２Ｂを形成し（ｅ）、イオンミリングにより磁性膜１０１を掘り込む（ｆ）。その後、非磁性膜３６を形成する（ｇ）。そして、イオンミリングにより磁性膜１０３上の非磁性層を除去する（ｈ）。その後、磁性膜１０４を形成し（ｉ）、マスクパターンを除去することにより、本発明の構造を持つヘッド構造が得られる（ｊ）。磁性体１０１と１０４は同じ材料にしても良いし、異なる材料を用いても良い。また、工程（ｆ）の後、磁性膜の表面を酸化させ、表面酸化層の非磁性膜を形成しても良い。
【００４８】
また、磁性膜１０３上の非磁性層を除去する工程（ｈ）を省略しても良く、その場合には(ｋ)のような磁性膜１０３と１０４の間にも非磁性層が存在するヘッド構造が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明による磁気ヘッドの一例のトラック中心での断面模式図。
【図２】本発明による磁気ヘッドの一例の主磁極部分をトレーリング方向から見た平面模式図。
【図３】本発明による磁気ヘッドの他の例のトラック中心での断面模式図。
【図４】主磁極先端の残留磁化状態を示す模式図。
【図５】磁気記録再生装置の概略図。
【図６】比較例の磁気ヘッドのトラック中心での断面模式図。
【図７】本発明の磁気ヘッドと比較例の磁気ヘッドのトラック中心における走行方向の記録磁界分布を比較した図。
【図８】本発明の磁気ヘッドと比較例の磁気ヘッドのトラック中心における走行方向の規格化記録磁界分布を比較した図。
【図９】本発明による磁気ヘッドの他の例のトラック中心での断面模式図。
【図１０】本発明による磁気ヘッドの他の例のトラック中心での断面模式図。
【図１１】本発明による磁気ヘッドの他の例の主磁極部分をトレーリング方向から見た平面模式図。
【図１２】本発明による磁気ヘッドの他の例のトラック中心での断面模式図。
【図１３】本発明の磁気ヘッドのトラック中心における走行方向の記録磁界分布を示した図。
【図１４】ｔ２／ｔ１と記録磁界強度の関係を示した図。
【図１５】本発明による磁気ヘッド製造方法の一例を示す図。
【図１６】イオン入射角βと傾斜角度αの関係を示す図。
【図１７】本発明による磁気ヘッド製造方法の他の例を示す図。
【図１８】本発明による磁気ヘッド製造方法の他の例を示す図。
【図１９】従来の磁気ヘッドを用いた垂直記録の概略説明図。
【図２０】別の磁気ヘッド構造を示す概略図。
【図２１】スキュー角と主磁極の浮上面対向位置を示す模式図。
【符号の説明】
【００５０】
１…主磁極、１Ａ…主磁極ヨーク部、１Ｂ…リーディング面に傾斜を有するヘッド浮上面から後退した主磁極部分、１Ｃ…主磁極先端部分、２…薄膜導体コイル、３…補助磁極、７…再生素子、８…下部シールド、９…上部シールド、１１…磁気ディスク、１２…サスペンションアーム、１３…磁気ヘッドスライダー、１４…磁気ヘッド、１５…ロータリアクチュエータ、１６…記録ヘッド、１７…ピラー、１９…磁気記録層、２０…裏打ち層、２４…再生ヘッド、２５…記録ヘッド、３２…磁性体（トレーリング、サイドシールド）、３５…パッケージボード、３６…非磁性層、１００…無機絶縁膜、１０１…磁性膜、１０２…リフトオフパターン、１０２Ａ，１０２Ｂ…マスクパターン、１０３…磁性膜、１０４…磁性膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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